基于動態(tài)PLS方法的建模及預測控制器設計.pdf

1、隨著現代工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)的生產規(guī)模越來越大，生產工藝以及生產流程變得越來越復雜，這對傳統(tǒng)的機理建模與控制策略提出了重大的挑戰(zhàn)，基于數據驅動的方法越來越受到工業(yè)界和學術界的重視?；赑LS的數據驅動控制方法由于其自身的優(yōu)點已經廣泛的應用到各個領域中，然而在實際的工業(yè)過程中仍存在其他不足，例如PLS非線性動態(tài)特性的擬合、PLS控制方法中隱變量約束耦合等問題。本文針對復雜化工過程中存在的強耦合、約束、非線性等問題，結合PLS去噪、降維、消

2、除共線性、自解耦等特點，提出了基于動態(tài)PLS建模方法的多回路預測控制策略。在技術路線上，從線性無約束的控制器到有約束的控制器設計，隨后進一步將算法推廣到非線性系統(tǒng)建模及控制方法的研究中，最后對非線性系統(tǒng)在線建模與控制問題進行研究。
　　 主要的研究內容包括:
　　 (1)針對大滯后多變量系統(tǒng)的控制問題，本文第二章結合Kaspar等學者提出的PLS控制框架，提出了隱變量的動態(tài)PLS建模方法及PID控制框架。針對鋁合金MIG

3、焊接過程中存在的強耦合、難建模等特點，本文利用動態(tài)PLS框架的解耦特性，將其用于焊接過程中系統(tǒng)的建模以及控制器的設計中，通過該算法將原多變量系統(tǒng)的控制器設計問題轉化成為多個單變量控制回路的控制器設計問題，在各個隱變量控制回路中進行獨立PID控制器設計，通過仿真驗證該方法的有效性。
　　 (2)過程受到裝置、環(huán)境等外在條件和內部特性引起的過程變量和控制變量的約束，對基于數據驅動的控制器的設計提出了較高的控制要求。本文第三章，提出了

4、一種將空間投影方法(DyPLS)與迭代方法相結合的約束處理方法;并采用約束模型預測控制策略，對建立的模型進行控制器設計仿真驗證。結果表明這種約束迭代算法在約束存在和極點漂移的情況下都能達到理想的控制效果。
　　 (3)非線性特性是困擾工業(yè)過程建模與控制的一個難題，同時非線性特性卻具有普遍性。對多變量系統(tǒng)的非線性特性的建模就變得更加困難，模糊模型特別是TS模型為解決非線性問題提供了一種有效途徑，通過將模糊方法與PLS方法相結合，將

5、多變量的動態(tài)非線性建模問題轉變?yōu)槎鄠€單輸入單輸出的動態(tài)非線性建模問題，從而建立描述過程非線性動態(tài)特性的動態(tài)模糊PLS模型。在此基礎上，進一步研究解決約束工況下的控制問題，引入了模糊預測函數控制方法。在pH中和滴定過程中，驗證了模糊預測函數控制方法的控制性能。
　　 (4)過程受到工況變化、設備、催化劑等變化而使原始模型與當前對象產生較大偏差，這對基于模型的控制器的性能產生較大影響，甚至引起整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，本文在第五章中，